JP2014132182A - 転がり軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】オイルエアに起因する風切り音の発生を抑制し騒音を低減することができる転がり軸受装置を提供する。
【解決手段】転がり軸受装置１は、外輪１２の内周面１２ｂと、内周面１２ｂに対向している環状部２１の外周面２５との間に形成された環状隙間Ｃ１が、給脂路３ｂから吹き付けられるオイルエアを玉１３側に導く流路を構成している。環状部２１の外周面２５は、当該外周面２５において内周面１２ｂに最も接近することで環状隙間Ｃ１において最も流路断面積が狭い部分を形成する最接近部２６と、最接近部２６における流路の下流側端部に繋げて形成され、環状隙間Ｃ１の流路断面積を最接近部２６から流路の下流側に向かって漸次拡大させることで環状隙間Ｃ１を通過するオイルエアの流速を低下させうる傾斜面２７とを有している。
【選択図】 図３

Description

本発明は、転がり軸受装置に関し、主に、オイルエア潤滑方式によって潤滑される転がり軸受装置に関する。

高速で回転する工作機械の回転軸等を支持するための転がり軸受には、従来から、微小油量の潤滑油を圧縮空気に混流させたオイルエアを被潤滑部分に供給するオイルエア潤滑方式を採用しているものがある（例えば、特許文献１参照）。
図６は、上記オイルエア潤滑方式を採用した転がり軸受装置の断面図である。図中、転がり軸受装置は、ハウジングに固定される外輪１１１、回転軸に嵌合される内輪１１２、および外輪１１１と内輪１１２との間を転動する複数の転動体１１３を備えている転がり軸受１１０と、外輪１１１に隣接して配置された外側間座１１５と、転がり軸受１１０に給脂するオイルエア潤滑方式の給脂装置（図示略）とを備えている。
外側間座１１５には、外周面から径方向内方に向けて径方向に形成された第一給脂孔１３１と、この第一給脂孔１３１の径方向内端から転動体１１３へ向けて軸方向に沿って延びる第二給脂孔１３２とが形成され、第一給脂孔１３１に供給されたオイルエアが第二給脂孔１３２を経て転がり軸受１１０に供給されるようになっている。

特開２００４−３２４８１１号公報

図６に示す転がり軸受装置において、オイルエアは、第二給脂孔１３２から吐出され転動体１１３側へ向けて非常に高い流速で吹き付けられる一方、転動体１１３は、周方向に沿って複数配置され内輪１１２の高速回転に伴って高速で周方向に移動（公転）する。このため、高い流速のオイルエアが、移動する各転動体に順次衝突することで、周期的な風切り音が発生するという問題があった。このような風切り音は、上記従来の転がり軸受装置の運転時における大きな騒音源となっており、できる限り小さくすることが望まれる。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、オイルエアに起因する風切り音の発生を抑制し騒音を低減することができる転がり軸受装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明は、一対の軌道輪と、前記一対の軌道輪間に転動自在に配置された複数の転動体と、軸方向に離間した一対の環状部、及びこれら環状部の間に架設した複数の柱部を有し、前記一対の環状部と前記柱部とによって囲まれた空間でポケットを構成して前記複数の転動体を保持する保持器と、前記一対の軌道輪のいずれかに隣接して配置され、前記一対の軌道輪間に吹き付けて給脂するためのオイルエアを流通させる給脂路が形成された給脂用部材と、を備えた転がり軸受装置において、前記一対の軌道輪の内の少なくともいずれか一方の軌道輪周面と、この軌道輪周面に対向している前記環状部の周面との間に形成された環状隙間が、前記給脂路から吹き付けられる前記オイルエアを前記転動体側に導く流路を構成しており、前記環状部の周面は、当該周面において前記軌道輪周面に最も接近することで前記環状隙間において最も流路断面積が狭い部分を形成する最接近部と、前記最接近部における前記流路の下流側端部に繋げて形成され、前記環状隙間の流路断面積を前記最接近部から前記流路の下流側に向かって漸次拡大させることで前記環状隙間を通過するオイルエアの流速を低下させうる傾斜面と、を有していることを特徴としている。

上記構成の転がり軸受装置によれば、環状部の周面に、環状隙間の流路断面積を最接近部から流路の下流側に向かって漸次拡大させることで環状隙間を通過するオイルエアの流速を低下させうる傾斜面が形成されているので、オイルエアが高い流速で環状隙間に導入されたとしても、環状隙間の通過後にはその流速を低下させることができる。この結果、環状隙間を通過したオイルエアが周方向に移動する各転動体に衝突したとしても、当該オイルエアの流速は低下しているので、オイルエアの衝突によりに生じる風切り音を抑制することができる。

また、上記転がり軸受装置において、前記環状部には、前記給脂路から吹き付けられる前記オイルエアを直接衝突させ、衝突した前記オイルエアを前記環状隙間に導く被衝突面が、前記環状部の給脂用部材側の端面から前記最接近部に亘って形成され、前記給脂用部材は、前記被衝突面に向けて前記オイルエアを吹き付ける吐出口を有していることが好ましい。
この場合、オイルエアを被衝突面に向けて直接吹き付け衝突させることで、当該オイルエアの流速を低下させることができる。衝突によって流速が低下したオイルエアは、その後、環状隙間に導入されるので、当該環状隙間の通過後にはその流速をさらに低下させることができる。この結果、各転動体にオイルエアが衝突することによる風切り音をより効果的に抑制することができる。

本発明の転がり軸受装置によれば、オイルエアに起因する風切り音の発生を抑制し騒音を低減することができる。

本発明の一実施形態に係る転がり軸受装置の部分断面図である。 保持器を径方向からみたときの一部外観図である。 図１中、外側間座と転がり軸受との間における要部を拡大した断面図である。 他の実施形態に係る転がり軸受装置の外側間座と転がり軸受との間における要部を拡大した断面図である。 傾斜面の他の形態を示した保持器の要部断面図である。 オイルエア潤滑方式を採用した従来の転がり軸受装置の断面図である。

次に、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る転がり軸受装置の部分断面図である。
図１中、本実施形態の転がり軸受装置１は、例えば、工作機械等の回転軸支持装置に用いられ、工作機械等の回転軸Ｓを支持している。転がり軸受装置１は、一対の転がり軸受１０と、これら一対の転がり軸受１０の間に配置された内側間座２と、内側間座２の外周側に配置された外側間座３とを備えている。なお、図１では、一対の転がり軸受１０の内、一方側のみを示している。

内側間座２は、一対の転がり軸受１０の軸方向の間隔を規定するための筒状の部材であり、軸方向両端面に転がり軸受１０の端面が当接した状態で、回転軸Ｓの外周面に一体回転可能に外嵌固定されている。
外側間座３は、転がり軸受１０に潤滑油を供給するための部材（給脂用部材）であり、転がり軸受装置１が取り付けられる図示しないハウジング側に固定される。外側間座３には、微小油量の潤滑油（油滴）を圧縮空気に混流させたオイルエアを生成する生成装置（図示せず）が接続されている。
外側間座３には、前記生成装置からのオイルエアが導入される導入路３ａと、導入路３ａに導入されたオイルエアを転がり軸受１０の軸受内部に供給するための供給路３ｂ，３ｃ（外側供給路３ｂ、内側供給路３ｃ）とが形成されている。外側間座３は、導入路３ａ及び両供給路３ｂ，３ｃを流通するオイルエアを転がり軸受１０の内部に向けて非常に高い流速で吹き付けることで当該転がり軸受１０の軸受内部に供給する。

転がり軸受１０は、回転軸Ｓに一体回転可能に外嵌された軌道輪としての内輪１１と、この内輪の径方向外側に同心に配置された軌道輪としての外輪１２と、内輪１１及び外輪１２の間に配置された複数の転動体としての複数の玉１３と、内輪１１及び外輪１２の間に配置され複数の玉１３を保持する環状の保持器２０とを備えている。

内輪１１は、軸受鋼や機械構造用合金鋼等を用いて形成された環状の部材であり、外周面には複数の玉１３が転動する内輪軌道１１ａが形成されている。
外輪１２も内輪１１と同様、軸受鋼や機械構造用合金鋼等を用いて形成された環状の部材であり、内周面には複数の玉１３が転動する外輪軌道１２ａが形成されている。
複数の玉１３は、軸受鋼等を用いて形成された部材であり、内外輪１１，１２それぞれの軌道１１ａ，１２ａの間に転動自在に介在している。玉１３は、ラジアル方向に対して所定の角度をもって内輪軌道１１ａ及び外輪軌道１２ａに接触しており、転がり軸受１０は、アンギュラ玉軸受を構成している。

内輪１１及び外輪１２は、上記構成によって、相対回転自在である。また、外輪１２の外周面は、前記ハウジングに嵌合、固定されている。従って、内輪１１に外嵌された回転軸Ｓは、内輪１１、玉１３、及び外輪１２を介して前記ハウジングに回転自在に支持されている。

保持器２０は、フェノール樹脂等の合成樹脂を用いて形成された円筒状の部材であり、内輪１１と外輪１２との間に、これら両輪１１，１２とほぼ同心となるように配置されている。
図２は、保持器２０を径方向からみたときの一部外観図である。図２及び図１を参照して、保持器２０は、軸方向に離間した一対の環状部２１，２２と、これら環状部２１，２２の間に架設した複数の柱部２３とを有している。保持器２０は、一対の環状部２１，２２と柱部２３とによって囲まれた空間によって、玉１３を保持するポケット２４を構成している。ポケット２４は、円筒孔状に形成されており、周方向に沿って所定間隔で配置されている。よって、保持器２０は、玉１３を周方向に所定間隔で保持している。

上記構成の転がり軸受１０に対して、外側間座３から供給されるオイルエアは、内輪１１と外輪１２との間に吹き付けられる。オイルエアが吹き付けて供給されることで、各軌道１１ａ，１２ａと、玉１３との間等、各摺動部分でオイルエア潤滑が行われる。

図３は、図１中、外側間座３と転がり軸受１０との間における要部を拡大した断面図である。図中、軸方向外側間座３側に位置している保持器２０の環状部２１の外周面２５は、外輪１２の内周面１２ｂに対して対向しており、環状隙間Ｃ１が形成されている。
外側供給路３ｂを通過したオイルエアが吐出される外側吐出口３ｄは、外輪１２の内周面１２ｂと、環状部２１の外周面２５との間に形成された環状隙間Ｃ１に向けてオイルエアを吐出し吹き付ける。
よって、外側吐出口３ｄから吹き付けられるオイルエアは、主に、環状隙間Ｃ１を通じて、転がり軸受１０内部の各軌道１１ａ，１２ａや、玉１３等の摺動部分に供給される。つまり、環状隙間Ｃ１は、外側吐出口３ｄから吹き付けられるオイルエアを玉１３側に導く流路を構成している。

図３に示すように、環状部２１の外周面２５は、当該外周面２５において外輪１２の内周面１２ｂに最も接近するように形成された最接近部２６と、最接近部２６から前記流路の下流側に向かって漸次縮径するように傾斜している傾斜面２７とを有している。

環状部２１の外周面２５における外側間座３側の端部には、面取部３１が形成されている。最接近部２６は、面取部３１から傾斜面２７との境界部２６ｂに亘って円筒面状に形成されている。この最接近部２６は、外周面２５において外輪１２の内周面１２ｂに最も接近している。よって、環状隙間Ｃ１をオイルエアの流路としてみたとき、最接近部２６は、環状隙間Ｃ１において最も流路断面積が狭い部分を構成している。

傾斜面２７は、最接近部２６の前記流路の下流側端部である境界部２６ｂに繋げて形成されており、前記流路の下流側に向かって線形的に縮径するような線形テーパ面に形成されている。傾斜面２７の下流端２７ａは、図２に示すように、ポケット２４によって周方向に等間隔に切り欠かれている。
図３に示すように、傾斜面２７は、上記テーパ面とすることで、前記流路の下流側に向かって外輪１２の内周面１２ｂに対して漸次離間するように傾斜している。このため、環状隙間Ｃ１をオイルエアの流路としてみたとき、傾斜面２７は、環状隙間Ｃ１の流路断面積を最接近部２６から流路の下流側に向かって漸次拡大させている。

一般に、管内を通過する流体は、流量が一定の場合、当該管内の流路断面積が相対的に大きくなればその流体の流速は低下する。よって、本実施形態においても、最接近部２６を通過したオイルエアが、流路断面積が下流側に向かって漸次拡大させている傾斜面２７に到達し通過すれば、そのオイルエアの流速は低下する。

つまり、本実施形態によれば、環状部２１の外周面２５に、環状隙間Ｃ１の流路断面積を最接近部２６から流路の下流側に向かって漸次拡大させることで環状隙間Ｃ１を通過するオイルエアの流速を低下させうる傾斜面２７が形成されているので、オイルエアが高い流速で環状隙間Ｃ１に導入されたとしても、環状隙間Ｃ１の通過後にはその流速を低下させることができる。この結果、環状隙間Ｃ１を通過したオイルエアが周方向に移動する各玉１３に衝突したとしても、当該オイルエアの流速は低下しているので、オイルエアの衝突によりに生じる風切り音を抑制することができる。

ここで、傾斜面２７の軸方向に対する傾斜角度は、８〜９度に設定されていることが好ましく、さらに、傾斜面２７における下流端２７ａの流路幅ｄ２の流路断面積が、最接近部２６の流路幅ｄ１の流路断面積の２倍以上に設定されていることが好ましい。この場合、環状隙間Ｃ１を通過したオイルエアの流速は、最接近部２６を通過するオイルエアの流速のおおよそ１／２以下に低下させることができる。
例えば、オイルエアの流速を１／２に低下できた場合、オイルエアが玉１３に衝突したときの衝突音の大きさを１／６４、約１８ｄＢ低減することができる。
以上のように、上述の設定とすることで、オイルエアが玉１３に衝突することによる風切り音をより効果的に抑制することができる。

なお、傾斜面２７は、図２に示すように、周方向に沿ってテーパ状に形成されている。このため、玉１３に直接衝突するオイルエアの流速を低下させることができる他、互いに隣接する玉１３同士の間を通過するオイルエアの流速も効果的に低下させることができる。これによって、周方向に移動する玉１３同士の間を通過するオイルエアを当該玉１３が横切るときに生じる風切り音も低減することができる。

また、図３において、環状部２１の内周面２８は、内輪１１の外周面１１ｂに対向しており、環状隙間Ｃ２が形成されている。
内側供給路３ｃを通過したオイルエアが吐出される内側吐出口３ｅは、環状隙間Ｃ２に向けてオイルエアを吐出し吹き付ける。
よって、内側吐出口３ｅから吹き付けられるオイルエアは、主に、環状隙間Ｃ２を通じて、転がり軸受１０内部の各軌道１１ａ，１２ａや、玉１３等の摺動部分に供給される。

ここで、環状部２１の内周面２８側には、内側吐出口３ｅから吹き付けられるオイルエアを直接衝突させるための被衝突面２９が形成されている。被衝突面２９は、内側吐出口３ｅからのオイルエアの吹き付け方向に対して、所定の角度で交差するように傾斜する曲面に形成されている。
また、内側吐出口３ｅは、被衝突面２９に向けてオイルエアを吹き付けるように設けられている。

このため、内側吐出口３ｅから吐出され、吹き付けられるオイルエアは、被衝突面２９に直接衝突する。被衝突面２９に衝突したオイルエアは、衝突によって流速が低下し、その後、転がり軸受１０内に供給される。
これによって、転がり軸受１０の内部に供給されるオイルエアの流速を低下させることができ、オイルエアが各転動体に衝突したとしても、そのときに生じる風切り音を抑制することができる。

図４は、他の実施形態に係る転がり軸受装置１の外側間座３と転がり軸受１０との間における要部を拡大した断面図である。
本実施形態は、保持器２０の環状部２１の外周面２５側にも、外側吐出口３ｄから吹き付けられるオイルエアを直接衝突させるための被衝突面３０を形成した点で、上述の実施形態と相違する。

被衝突面３０は、環状部２１の端面３２から最接近部２６に亘って形成されている。被衝突面３０は、外側吐出口３ｄからのオイルエアの吹き付け方向に対して、所定の角度で交差するように傾斜する曲面に形成されている。被衝突面３０は、最接近部２６に対して滑らかな曲面で繋いで形成されている。よって、被衝突面３０は、当該被衝突面３０に衝突したオイルエアをスムーズに最接近部２６（環状隙間Ｃ１）に導くことができる。

外側吐出口３ｄは、被衝突面３０に向けてオイルエアを吹き付けるように設けられている。
よって、外側吐出口３ｄから吐出され、吹き付けられるオイルエアは、被衝突面３０に直接衝突する。被衝突面３０に衝突したオイルエアは、衝突によって流速が低下し、その後、環状隙間Ｃ１に導かれる。

この場合、オイルエアを被衝突面３０に向けて直接吹き付け衝突させることで、当該オイルエアの流速を低下させることができる。被衝突面３０との衝突によって流速が低下したオイルエアは、その後、環状隙間Ｃ１に導入されるので、環状隙間Ｃ１の通過後にはその流速をさらに低下させることができる。この結果、玉１３にオイルエアが衝突することによる風切り音をより効果的に抑制することができる。

なお、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、最接近部２６、及び傾斜面２７を環状部２１の外周面２５に設けた場合を示したが、環状部２１の内周面２８に設けてもよい。
また、上記実施形態では、傾斜面２７を線形テーパ面とした場合を示したが、傾斜面２７は、環状隙間Ｃ１の流路断面積を最接近部２６から流路の下流側に向かって漸次拡大させるものであればよく、例えば、図５（ａ）に示すように、径方向に凹んだ凹曲面状に傾斜するように形成してもよいし、図５（ｂ）に示すように、径方向に突出した凸曲面状に傾斜するように形成してもよい。

また、上記実施形態では、転がり軸受をアンギュラ玉軸受として構成した場合を例示したが、本発明は、円筒ころ軸受や、円すいころ軸受等、他の転がり軸受にも適用することができる。

１：転がり軸受装置 Ｃ１，Ｃ２：環状隙間 ３：外側間座（給脂用部材）
３ａ：導入路（給脂路） ３ｂ，３ｃ：供給路（給脂路）
３ｄ，３ｅ：吐出口 １０：転がり軸受 １１：内輪（軌道輪）
１１ｂ：外周面（軌道輪周面） １２：外輪（軌道輪）
１２ｂ：内周面（軌道輪周面） １３：玉（転動体） ２０：保持器
２１，２２：環状部 ２３：柱部 ２４：ポケット
２５：外周面 ２６：最接近部 ２６ｂ：境界部（下流側端部）
２７：傾斜面 ２８：内周面 ３０：被衝突面

Claims (2)

1. 一対の軌道輪と、
   前記一対の軌道輪間に転動自在に配置された複数の転動体と、
   軸方向に離間した一対の環状部、及びこれら環状部の間に架設した複数の柱部を有し、前記一対の環状部と前記柱部とによって囲まれた空間でポケットを構成して前記複数の転動体を保持する保持器と、
   前記一対の軌道輪のいずれかに隣接して配置され、前記一対の軌道輪間に吹き付けて給脂するためのオイルエアを流通させる給脂路が形成された給脂用部材と、を備えた転がり軸受装置において、
   前記一対の軌道輪の内の少なくともいずれか一方の軌道輪周面と、この軌道輪周面に対向している前記環状部の周面との間に形成された環状隙間が、前記給脂路から吹き付けられる前記オイルエアを前記転動体側に導く流路を構成しており、
   前記環状部の周面は、
   当該周面において前記軌道輪周面に最も接近することで前記環状隙間において最も流路断面積が狭い部分を形成する最接近部と、
   前記最接近部における前記流路の下流側端部に繋げて形成され、前記環状隙間の流路断面積を前記最接近部から前記流路の下流側に向かって漸次拡大させることで前記環状隙間を通過するオイルエアの流速を低下させうる傾斜面と、を有していることを特徴とする転がり軸受装置。
2. 前記環状部には、前記給脂路から吹き付けられる前記オイルエアを直接衝突させ、衝突した前記オイルエアを前記環状隙間に導く被衝突面が、前記環状部の給脂用部材側の端面から前記最接近部に亘って形成され、
   前記給脂用部材は、前記被衝突面に向けて前記オイルエアを吹き付ける吐出口を有している請求項１に記載の転がり軸受装置。

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